火工品第十一章先进火工品技术a课件

先进火工品技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology王茜先进火工品技术国防科技学院王茜11.火工品总体发展趋势国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology常规火工品结构复杂体积较大功能单一先进火工品结构简化灵巧微小功能多样智能化一体化1.火工品总体发展趋势国防科技学院常规火工品结构复杂体积较2MEMS火工技术激光点火技术激光起爆技术半导体（SCB）桥爆炸网络直列式火工品2.先进火工技术国内外现阶段研究最多国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnologyMEMS火工技术2.先进火工技术国内外现阶段国防科技学院33.MEMS火工品技术（1）MEMS（MicroElectro-MechanicalSystems，微机电系统）

采用微细加工技术和微装药技术将多个含能单元、微机械系统和微电子电路集成为具有多功能的含能模块或含能芯片。国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology含能单元微机械系统微电子电路++=MEMS火工品3.MEMS火工品技术（1）MEMS（MicroEle4（2）MEMS火工品特点：国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology特点微型化集成化多功能化高可靠性高精度批量化低成本（2）MEMS火工品特点：国防科技学院特点微型化集成化多功能5（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology体硅工艺UV甩胶光刻显影刻蚀基片光刻胶（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院体硅工艺UV甩胶光刻6（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology牺牲层工艺（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院牺牲层工艺7（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnologyLIGA工艺（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院LIGA工艺84.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology含能桥箔(EnergeticBridge)4.典型MEMS火工品国防科技学院含能桥箔(Energet94.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology微推进芯片(MicroThrusterChip)MEMS体工艺4.典型MEMS火工品国防科技学院微推进芯片(Micro104.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology微型引信（MicroFuse）4.典型MEMS火工品国防科技学院微型引信（MicroF114.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology微型火箭（MicroRocket）特点4.典型MEMS火工品国防科技学院微型火箭（MicroR12光不受电磁波的影响光纤传输与电绝缘结构简单系统质量轻排除桥腐蚀失效后电阻效应12.1激光点火（1）选择用光纤传输的激光作为点火能源的理由光不受电磁波的影响（1）选择用光纤传输的激光作为点火能源的理13（2）激光点火原理当激光作用于药剂表面时，一部分能量被反射，另一部分能量入射到药剂表面，并在极薄的表面药层内被吸收，这种吸收和反射主要取决于药剂的光学性质。由于光热效应，药剂所吸收的激光能量转化为热量，使其表面温度上升，发生热分解，甚至出现不可逆的燃烧化学反应。（2）激光点火原理14典型的激光点火曲线典型的激光点火曲线15（3）激光点火过程的三阶段含能材料吸收入射激光能量，因为光热效应，药剂表面被加热；含能材料因为被加热，发生凝聚相化学反应，温度继续升高；不仅药剂表面发生凝聚相化学反应，而且表面上方也存在气相化学反应，这一阶段认为点火已经发生。（3）激光点火过程的三阶段16初始条件：t=0,T=T0(x>0)边界条件：x=0，（t>0）式中：I-炸药表面处激光束能量密度；α-炸药对激光的吸收系数。（4）激光点火过程中的热平衡方程初始条件：t=0,T=T0(x>0)（4）激光点火过程中的热17（5）激光点火/起爆系统的组成激光器聚焦透镜光纤耦合器激光点火/起爆器驱动电源保险与解除保险装置（5）激光点火/起爆系统的组成激光器聚焦透镜光纤耦合器激光点18（6）激光点火器类型(a)插入式耦合(b)接触式耦合(c)间接式耦合

1－点火药2－壳体3－光纤4－透窗132131234（6）激光点火器类跃光纤：纤芯的折射率是常数梯度光纤：纤芯折射率由轴心沿径向逐渐减小自聚焦特点（7）光纤类型阶跃光纤：纤芯的折射率是常数梯度光纤：纤芯折射率由轴心沿径向20激光直接辐射含能材料的原理示意图（8）激光与含能材料作用类型激光直接辐射含能材料的原理示意图（8）激光与含能材料作用类21激光间接辐射含能材料的原理示意图激光间接辐射含能材料的原理示意图22激光束烧蚀镀在透窗表面上的金属膜原理图（等离子体）激光束烧蚀镀在透窗表面上的金属膜原理图（等离子体）23（9）激光点火器设计1.激光点火器结构设计三种结构的优缺点2.激光点火器装药设计美军标MIL－STD－1901中B/KNO3是直列式点火系统唯一的许用点火药，因此激光点火器装药首选B/KNO3。装药设计包括：配比、压药压力、粒度及掺杂等。（9）激光点火器设计1.激光点火器结构设计24（a）B/KNO3配比设计压力/MPa配比/W%掺杂/W%功率阈值/W激光点火时间/ms桥丝点火时间/ms10024:760.196.82810033:670.213.615.310043:570.254.415.610033:673%碳黑0.162.5配比对B/KNO3感度和点火时间的影响（a）B/KNO3配比设计压力/MPa配比/W%掺杂/W%功25（b）B/KNO3装药粒度和压药压力设计压药压力/MPa12.537.7100粒度/μm202011.520阈值功率/W0.460.29点火时间/ms3.73.43.6配比=33:67（b）B/KNO3装药粒度和压药压力设计压药压力/MPa126（c）其它点火药的激光点火特性药剂压力/MPa激光点火感度/W点火时间/msC/S/KNO3700.0865.47Pb2[Fe(CN)4]/KClO4450.2820.42Zr/KClO4800.271.84（c）其它点火药的激光点火特性药剂压力/MPa激光点火感度/27（10）激光点火系统参数对点火特性的影响1.激光功率、波长和脉宽（激光参数）对点火特性的影响功率大，表示单位时间内激光器传递给药剂的能量多，药剂表面得热速率较大。因此，可以缩短点火时间。但是随着功率增大，存在一个最小值。药剂对激光能量的吸收具有波长选择性。对B/KNO3点火药，分别用808nm和980nm的激光进行试验，对应的功率阈值分别为0.32W和0.67W。如果点火时间小于激光的脉宽，则脉宽的大小对点火时间没有影响；反之，则脉宽长，点火时间短。（10）激光点火系统参数对点火特性的影响1.激光功率、波长282.能量损耗对激光点火系统的影响对于用光纤传输能量的激光点火系统来说，能量的损耗主要有：激光器－光纤耦合损耗、光纤传输损耗、光纤－光纤耦合损耗、光纤输出端面质量造成的损耗等。前两个主要取决于激光器和光纤的制造水平，因此，在设计系统时，重点考虑后两种损耗对激光点火性能的影响。2.能量损耗对激光点火系统的影响对于用光纤传输能量的激光点293.光纤直径对点火特性的影响光纤直径/μm点火阈值/mJ能量密度/J.cm-2点火时间/ms偏差/ms10019.40247.1326.033.5420042.98136.8825.583.35400105.7284.1734.494.67600235.8683.4232.724.74激光器：1.06μm钕玻璃激光器，脉宽2.4ms3.光纤直径对点火特性的影响光纤直径/μm点火阈值/mJ能304.激光点火系统可靠性裕度确定激光点火系统的可靠性大于0.999根据国外的经验，高可靠性下的刺激量的确定是通过裕度系数来保证的。对激光点火器而言，裕度系数为2时就能可靠发火。对系统而言，需考虑光纤损耗、接头损耗、耦合损耗对点火器的作用裕度后，才能得到系统作用可靠的激光能量。经折算，激光器功率约为点火器点火阈值的10倍时，激光点火系统才保证可靠作用。4.激光点火系统可靠性裕度确定激光点火系统的可靠性大于0.315.激光点火与桥丝点火性能的比较药剂Pb2[Fe(CN)4]/KClO4Ti/KClO4B/KNO3B/BaCrO

激光点火时间/ms0.421.22.838桥丝点火时间/ms4.164.1631.220二极管激光器5.激光点火与桥丝点火性能的比较药剂Pb2[Fe(CN)43212.2激光起爆技术（1）高能炸药的激光起爆方式激光直接与高能炸药作用（与桥丝式电雷管在作用相似）；激光通过炸药表面的薄金属膜的快速加热而作用（与EBW式电雷管作用相似）；激光通过烧蚀一金属箔产生一高速飞片撞击高能炸药而作用（与EFI式电雷管作用相似）。激光起爆系统组成：激光器、光纤、激光雷管12.2激光起爆技术激光起爆系统组成：激光器、光纤、激光33激光直接起爆炸药技术实施途径：一是用激光点燃起爆药完成爆燃转爆轰(不采用)；二是采用全猛炸药的爆燃转爆轰结构关键：窗口材料选择及密封工艺窗口材料的选择基于：材料的折射指数、雷管所需密封强度、窗口材料的热导率、窗口与壳体之间的热膨胀关系等。蓝宝石、P玻璃激光飞片雷管原理及设计激光直接起爆炸药技术3412.3半导体桥火工品技术（1）SCB火工品的作用机理

硅的电阻率与掺杂浓度和温度的关系12.3半导体桥火工品技术硅的电阻率与掺杂浓度和温度的关35火工品第十一章先进火工品技术a课件36（2）半导体桥的结构和制造工艺

铝膜层重掺杂多晶硅层SiO2绝缘层硅基底桥

硅基底（2）半导体桥的结构和制造工艺铝膜层重掺杂多晶硅层SiO237SCB制造工艺流程图SCB制造工艺流程图38（3）半导体桥火工品基本特点安全电流高桥材料的负温度系数，有利于降低发火能量桥热容小，有利于降低发火能量瞬发度高常规桥丝雷管钝感桥丝雷管金属膜桥雷管半导体桥雷管发火能量/mJ1010101瞬发度/μs10～10010～100010～10010～100安全指标<1A1W1A1W1A1W>1A1W几类电雷管的发火性能对比表（3）半导体桥火工品基本特点安全电流高常规桥丝雷管钝感桥丝雷39（4）半导体桥火工品设计半导体桥设计桥电阻1Ω，高掺杂7×1019个原子/厘米3，电阻率约为7.6×10－4Ω·cm厚度：2μm，L/W＝1:3.8电阻为1欧姆典型尺寸为100μm×380μm×2μm(a)(b)（C）(d)（4）半导体桥火工品设计半导体桥设计(a)(40半导体桥芯片加工工艺和封装结构设计（1）半导体桥芯片加工工艺（2）半导体桥封装结构设计陶瓷封装，SCB芯片放在陶瓷塞的凹槽内，采用多股焊丝用超声波焊接。半导体桥芯片加工工艺和封装结构设计（1）半导体桥芯片加工工艺411－下半壶形铁芯；2－50匝初级线圈；3－半导体桥；4－聚酰亚胺薄片包覆1匝次级线圈；5－上半壶形铁芯；6－药柱导弹点火器通过线圈将导弹上的高压变低压，而引燃点火药（5）SCB火工品介绍点火装置1－下半壶形铁芯；2－50匝初级线圈；3－半导体桥；通过线圈42起爆装置1-电容器2-耐蚀管壳3-输出开关4-盖片5-炸药6-SCB7-微电子代码模块8-光电代码发火信号9-接地10-输入电源灵巧SCB雷管装药为氮化铅、泰安，药量30~80mg起爆装置1-电容器2-耐蚀管壳3-输出开关4-盖片5431-触发电路2-电子开关3-SCB4-绝缘塑料飞片5-圆筒6-炸药7-输入电路8-飞片装置SCB冲击片雷管原理图

1-触发电路2-电子开关3-SCB4-绝缘塑料飞片544

1、5-密封盘2-挡板3-发射药柱4-波纹弹垫6-点火药柱7-电极塞8-外壳半导体桥推冲器用于精确制导导弹弹道末端修正弹道动力源装置

45装药为TiH1.65/KClO4时，桥丝式和半导体桥推冲器性能对比桥尺寸/μm发火能量/mJ5分钟不发火电流/A静电试验/25kV作用时间/μs热桥丝推冲器Φ48×100032.61.1通过3400半导体桥推冲器1100×380×22.721.39通过60半导体桥推冲器247×140×20.451.3通过100半导体桥推冲器323×67×20.231.0通过150装药为TiH1.65/KClO4时，桥丝式和半导体桥推冲器46（6）SCB火工品的发展趋势一是降低制造成本；二是钝感化；三是小型化，满足现代小型引信的发展要求；四是安全、精确。SCBRSCBMcSCB半导体桥膜技术发火能量~3mJ多晶硅桥膜可反应半导体桥膜技术发火能量~3mJ多晶硅-多层金属桥膜（W-Si，W-Ti-Si）芯片级半导体桥膜技术发火能量>3mJ集成静电、电磁旁路（集成齐纳二极管旁路）（6）SCB火工品的发展趋势SCBRSCBMcSCB半导体桥47新型SCB桥（光电半导体桥火工系统---光起爆电发火系统）作用原理：火工品内部的微型电路和光电转换装置，将来自光纤的光能转换成电能，利用半导体桥使药剂点火。优点：系统的每一个动作都可以有独立的保险/解除保险装置；系统具有钝感化、质量轻等特点；能控制多个有次序事件的作用并且作用迅速；满足直列式点火系统的安全性要求等。新型SCB桥（光电半导体桥火工系统---光起爆电发火系统）4812.4爆炸网络技术（1）概念及分类爆炸网络是一种由爆炸元件构成、通过爆轰信号传递起爆指令的火工系统。爆炸元件指的是能够传递和调制爆轰信号的装药体或装药结构。装药载体的不同：可以分为刚性网络和柔性网络根据功能不同，可分为爆炸逻辑网络、同步起爆网络和异步起爆网络常用的有：爆炸逻辑网络、刚性同步起爆网络12.4爆炸网络技术（1）概念及分类49（2）爆轰波拐角现象

（2）爆轰波拐角现象50拐角效应和聚波效应拐角效应和聚波效应示意图ABCEFO拐角效应和聚波效应示意图ABCEFO51（3）爆炸逻辑元件和网络爆炸逻辑零门爆炸逻辑零门原理：利用小尺寸装药爆轰波传播的拐角效应，由两个装药尺寸相同的相互垂直的通道构成。（3）爆炸逻辑元件和网络爆炸逻辑零门原理：52爆炸逻辑网络爆炸逻辑网络是由零门和其它爆炸线路组成的具有逻辑判断和运算功能的爆炸网络，它采用类似电路的方法实现了爆炸的逻辑功能。特点：自选择性：通过内部逻辑判断实现输出方式的选择；减少保险机构的数量：少输入可产生多选择输出；抗干扰性：炸药通道不受外界电磁环境的干扰。类型：单输出、多选一输出两类。单输出：二入一出、三入一出多选一输出：四入八出

爆炸逻辑网络53（4）几种典型的爆炸逻辑网

（4）几种典型的爆炸逻辑网5412.5直列式点火起爆序列（1）直列式点火起爆序列在传爆通道中无隔爆装置的序列。用于非隔断式爆炸序列的电发火的起爆器应符合下列要求：1.满足MIL-I-23659B类起爆器所列的相应特性；2.不能被低于500V的电压不安全起爆或性能衰变；3.当电子保险和解除保险装置暴露于闪电、特定的电磁辐射、静电放电、电磁脉冲和核辐射环境中时不应被起爆。

目前的主要应用是冲击片起爆技术。12.5直列式点火起爆序列55（2）冲击片雷管结构主要由金属箔、飞片、加速膛、炸药柱等组成（2）冲击片雷管结构主要由金属箔、飞片、加速膛、炸药柱等组成56具有保险与解除保险功能的冲击片雷管原理图1－爆炸箔；2－飞片；3－隔板；4－滑动装置；5－加速膛；6－炸药柱具有保险与解除保险功能的冲击片雷管原理图57（3）冲击片雷管具有以下特点起爆阈值能量高(数千伏)，抗静电、杂散电流、射频环境；不含起爆药和松装猛炸药；电爆炸箔起爆器耐高温、低温等自然环境，作用时间小于1μs；桥箔是印刷电路元件，可以大批量自动化生产，制造成本低。（3）冲击片雷管具有以下特点58（4）影响冲击片雷管性能的主要因素桥箔材料及厚度常用的桥箔材料为铝或铜，厚度为4μm～75μm飞片材料及厚度聚酰亚胺膜，飞片厚度与桥箔厚度有一定的匹配关系。通常飞片厚度约为桥箔厚度的5倍～10倍加速膛

设计加速膛时，要考虑材料、直径和长度等因素；直径一般为桥箔宽度的1.5倍，加速膛最佳长度为桥箔厚度的50倍～100倍。起爆药剂HNS（4）影响冲击片雷管性能的主要因素5912.7未来火工技术的发展趋势（1）含能材料及其特种材料的分子设计、合成、装备和性能表征

（2）光、电、磁、声和物质的多物理场相互作用

（3）含能材料的能量激发、转换、传递和控制

（4）微、纳米及机电一体化火工集成技术

（5）极端条件下的实验和性能评估技术

（6）软杀伤机理及技术

12.7未来火工技术的发展趋势60先进火工品技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology王茜先进火工品技术国防科技学院王茜611.火工品总体发展趋势国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology常规火工品结构复杂体积较大功能单一先进火工品结构简化灵巧微小功能多样智能化一体化1.火工品总体发展趋势国防科技学院常规火工品结构复杂体积较62MEMS火工技术激光点火技术激光起爆技术半导体（SCB）桥爆炸网络直列式火工品2.先进火工技术国内外现阶段研究最多国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnologyMEMS火工技术2.先进火工技术国内外现阶段国防科技学院633.MEMS火工品技术（1）MEMS（MicroElectro-MechanicalSystems，微机电系统）

采用微细加工技术和微装药技术将多个含能单元、微机械系统和微电子电路集成为具有多功能的含能模块或含能芯片。国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology含能单元微机械系统微电子电路++=MEMS火工品3.MEMS火工品技术（1）MEMS（MicroEle64（2）MEMS火工品特点：国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology特点微型化集成化多功能化高可靠性高精度批量化低成本（2）MEMS火工品特点：国防科技学院特点微型化集成化多功能65（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology体硅工艺UV甩胶光刻显影刻蚀基片光刻胶（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院体硅工艺UV甩胶光刻66（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology牺牲层工艺（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院牺牲层工艺67（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnologyLIGA工艺（3）MEMS火工品制造技术国防科技学院LIGA工艺684.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology含能桥箔(EnergeticBridge)4.典型MEMS火工品国防科技学院含能桥箔(Energet694.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology微推进芯片(MicroThrusterChip)MEMS体工艺4.典型MEMS火工品国防科技学院微推进芯片(Micro704.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology微型引信（MicroFuse）4.典型MEMS火工品国防科技学院微型引信（MicroF714.典型MEMS火工品国防科技学院SchoolofNationalDefenceScienceandTechnology微型火箭（MicroRocket）特点4.典型MEMS火工品国防科技学院微型火箭（MicroR72光不受电磁波的影响光纤传输与电绝缘结构简单系统质量轻排除桥腐蚀失效后电阻效应12.1激光点火（1）选择用光纤传输的激光作为点火能源的理由光不受电磁波的影响（1）选择用光纤传输的激光作为点火能源的理73（2）激光点火原理当激光作用于药剂表面时，一部分能量被反射，另一部分能量入射到药剂表面，并在极薄的表面药层内被吸收，这种吸收和反射主要取决于药剂的光学性质。由于光热效应，药剂所吸收的激光能量转化为热量，使其表面温度上升，发生热分解，甚至出现不可逆的燃烧化学反应。（2）激光点火原理74典型的激光点火曲线典型的激光点火曲线75（3）激光点火过程的三阶段含能材料吸收入射激光能量，因为光热效应，药剂表面被加热；含能材料因为被加热，发生凝聚相化学反应，温度继续升高；不仅药剂表面发生凝聚相化学反应，而且表面上方也存在气相化学反应，这一阶段认为点火已经发生。（3）激光点火过程的三阶段76初始条件：t=0,T=T0(x>0)边界条件：x=0，（t>0）式中：I-炸药表面处激光束能量密度；α-炸药对激光的吸收系数。（4）激光点火过程中的热平衡方程初始条件：t=0,T=T0(x>0)（4）激光点火过程中的热77（5）激光点火/起爆系统的组成激光器聚焦透镜光纤耦合器激光点火/起爆器驱动电源保险与解除保险装置（5）激光点火/起爆系统的组成激光器聚焦透镜光纤耦合器激光点78（6）激光点火器类型(a)插入式耦合(b)接触式耦合(c)间接式耦合

1－点火药2－壳体3－光纤4－透窗132131234（6）激光点火器类跃光纤：纤芯的折射率是常数梯度光纤：纤芯折射率由轴心沿径向逐渐减小自聚焦特点（7）光纤类型阶跃光纤：纤芯的折射率是常数梯度光纤：纤芯折射率由轴心沿径向80激光直接辐射含能材料的原理示意图（8）激光与含能材料作用类型激光直接辐射含能材料的原理示意图（8）激光与含能材料作用类81激光间接辐射含能材料的原理示意图激光间接辐射含能材料的原理示意图82激光束烧蚀镀在透窗表面上的金属膜原理图（等离子体）激光束烧蚀镀在透窗表面上的金属膜原理图（等离子体）83（9）激光点火器设计1.激光点火器结构设计三种结构的优缺点2.激光点火器装药设计美军标MIL－STD－1901中B/KNO3是直列式点火系统唯一的许用点火药，因此激光点火器装药首选B/KNO3。装药设计包括：配比、压药压力、粒度及掺杂等。（9）激光点火器设计1.激光点火器结构设计84（a）B/KNO3配比设计压力/MPa配比/W%掺杂/W%功率阈值/W激光点火时间/ms桥丝点火时间/ms10024:760.196.82810033:670.213.615.310043:570.254.415.610033:673%碳黑0.162.5配比对B/KNO3感度和点火时间的影响（a）B/KNO3配比设计压力/MPa配比/W%掺杂/W%功85（b）B/KNO3装药粒度和压药压力设计压药压力/MPa12.537.7100粒度/μm202011.520阈值功率/W0.460.29点火时间/ms3.73.43.6配比=33:67（b）B/KNO3装药粒度和压药压力设计压药压力/MPa186（c）其它点火药的激光点火特性药剂压力/MPa激光点火感度/W点火时间/msC/S/KNO3700.0865.47Pb2[Fe(CN)4]/KClO4450.2820.42Zr/KClO4800.271.84（c）其它点火药的激光点火特性药剂压力/MPa激光点火感度/87（10）激光点火系统参数对点火特性的影响1.激光功率、波长和脉宽（激光参数）对点火特性的影响功率大，表示单位时间内激光器传递给药剂的能量多，药剂表面得热速率较大。因此，可以缩短点火时间。但是随着功率增大，存在一个最小值。药剂对激光能量的吸收具有波长选择性。对B/KNO3点火药，分别用808nm和980nm的激光进行试验，对应的功率阈值分别为0.32W和0.67W。如果点火时间小于激光的脉宽，则脉宽的大小对点火时间没有影响；反之，则脉宽长，点火时间短。（10）激光点火系统参数对点火特性的影响1.激光功率、波长882.能量损耗对激光点火系统的影响对于用光纤传输能量的激光点火系统来说，能量的损耗主要有：激光器－光纤耦合损耗、光纤传输损耗、光纤－光纤耦合损耗、光纤输出端面质量造成的损耗等。前两个主要取决于激光器和光纤的制造水平，因此，在设计系统时，重点考虑后两种损耗对激光点火性能的影响。2.能量损耗对激光点火系统的影响对于用光纤传输能量的激光点893.光纤直径对点火特性的影响光纤直径/μm点火阈值/mJ能量密度/J.cm-2点火时间/ms偏差/ms10019.40247.1326.033.5420042.98136.8825.583.35400105.7284.1734.494.67600235.8683.4232.724.74激光器：1.06μm钕玻璃激光器，脉宽2.4ms3.光纤直径对点火特性的影响光纤直径/μm点火阈值/mJ能904.激光点火系统可靠性裕度确定激光点火系统的可靠性大于0.999根据国外的经验，高可靠性下的刺激量的确定是通过裕度系数来保证的。对激光点火器而言，裕度系数为2时就能可靠发火。对系统而言，需考虑光纤损耗、接头损耗、耦合损耗对点火器的作用裕度后，才能得到系统作用可靠的激光能量。经折算，激光器功率约为点火器点火阈值的10倍时，激光点火系统才保证可靠作用。4.激光点火系统可靠性裕度确定激光点火系统的可靠性大于0.915.激光点火与桥丝点火性能的比较药剂Pb2[Fe(CN)4]/KClO4Ti/KClO4B/KNO3B/BaCrO

激光点火时间/ms0.421.22.838桥丝点火时间/ms4.164.1631.220二极管激光器5.激光点火与桥丝点火性能的比较药剂Pb2[Fe(CN)49212.2激光起爆技术（1）高能炸药的激光起爆方式激光直接与高能炸药作用（与桥丝式电雷管在作用相似）；激光通过炸药表面的薄金属膜的快速加热而作用（与EBW式电雷管作用相似）；激光通过烧蚀一金属箔产生一高速飞片撞击高能炸药而作用（与EFI式电雷管作用相似）。激光起爆系统组成：激光器、光纤、激光雷管12.2激光起爆技术激光起爆系统组成：激光器、光纤、激光93激光直接起爆炸药技术实施途径：一是用激光点燃起爆药完成爆燃转爆轰(不采用)；二是采用全猛炸药的爆燃转爆轰结构关键：窗口材料选择及密封工艺窗口材料的选择基于：材料的折射指数、雷管所需密封强度、窗口材料的热导率、窗口与壳体之间的热膨胀关系等。蓝宝石、P玻璃激光飞片雷管原理及设计激光直接起爆炸药技术9412.3半导体桥火工品技术（1）SCB火工品的作用机理

硅的电阻率与掺杂浓度和温度的关系12.3半导体桥火工品技术硅的电阻率与掺杂浓度和温度的关95火工品第十一章先进火工品技术a课件96（2）半导体桥的结构和制造工艺

铝膜层重掺杂多晶硅层SiO2绝缘层硅基底桥

硅基底（2）半导体桥的结构和制造工艺铝膜层重掺杂多晶硅层SiO297SCB制造工艺流程图SCB制造工艺流程图98（3）半导体桥火工品基本特点安全电流高桥材料的负温度系数，有利于降低发火能量桥热容小，有利于降低发火能量瞬发度高常规桥丝雷管钝感桥丝雷管金属膜桥雷管半导体桥雷管发火能量/mJ1010101瞬发度/μs10～10010～100010～10010～100安全指标<1A1W1A1W1A1W>1A1W几类电雷管的发火性能对比表（3）半导体桥火工品基本特点安全电流高常规桥丝雷管钝感桥丝雷99（4）半导体桥火工品设计半导体桥设计桥电阻1Ω，高掺杂7×1019个原子/厘米3，电阻率约为7.6×10－4Ω·cm厚度：2μm，L/W＝1:3.8电阻为1欧姆典型尺寸为100μm×380μm×2μm(a)(b)（C）(d)（4）半导体桥火工品设计半导体桥设计(a)(100半导体桥芯片加工工艺和封装结构设计（1）半导体桥芯片加工工艺（2）半导体桥封装结构设计陶瓷封装，SCB芯片放在陶瓷塞的凹槽内，采用多股焊丝用超声波焊接。半导体桥芯片加工工艺和封装结构设计（1）半导体桥芯片加工工艺1011－下半壶形铁芯；2－50匝初级线圈；3－半导体桥；4－聚酰亚胺薄片包覆1匝次级线圈；5－上半壶形铁芯；6－药柱导弹点火器通过线圈将导弹上的高压变低压，而引燃点火药（5）SCB火工品介绍点火装置1－下半壶形铁芯；2－50匝初级线圈；3－半导体桥；通过线圈102起爆装置1-电容器2-耐蚀管壳3-输出开关4-盖片5-炸药6-SCB7-微电子代码模块8-光电代码发火信号9-接地10-输入电源灵巧SCB雷管装药为氮化铅、泰安，药量30~80mg起爆装置1-电容器2-耐蚀管壳3-输出开关4-盖片51031-触发电路2-电子开关3-SCB4-绝缘塑料飞片5-圆筒6-炸药7-输入电路8-飞片装置SCB冲击片雷管原理图

1-触发电路2-电子开关3-SCB4-绝缘塑料飞片5104

1、5-密封盘2-挡板3-发射药柱4-波纹弹垫6-点火药柱7-电极塞8-外壳半导体桥推冲器用于精确制导导弹弹道末端修正弹道动力源装置

105装药为TiH1.65/KClO4时，桥丝式和半导体桥推冲器性能对比桥尺寸/μm发火能量/mJ5分钟不发火电流/A静电试验/25kV作用时间/μs热桥丝推冲器Φ48×100032.61.1通过3400半导体桥推冲器1100×380×22.721.39通过60半导体桥推冲器247×140×20.451.3通过100半导体桥推冲器323×67×20.231.0通过150装药为TiH1.65/KClO4时，桥丝式和半导体桥推冲器106（6）SCB火工品的发展趋势一是降低制造成本；二是钝感化；三是小型化，满足现代小型引信的发展要求；四是安全、精确。SCBRSCBMcSCB半导体桥膜技术发火能量~3mJ多晶硅桥膜可反应半导体桥膜技术发火能量~3mJ多晶硅-多层金属桥膜（W-Si，W-Ti-Si）芯片级半导体桥膜技术发火能量>3mJ集成静电、电磁旁路（集成齐纳二极管旁路）（6）SCB火工品的发展趋势SCBRSCBMcSCB半导体桥107新型SCB桥（光电半导体桥火工系统---光起爆电发火系统）作用原理：火工品内部的微型电路和光电转换装置，将来自光纤的光能转换成电能，利用半导体桥使药剂点火